Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung/Bauteile zum Messen des Einspeisestroms einer Solaranlage


von Sebastian N. (banick)


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Hallo,

ich möchte eine Schaltung bauen, mit der ich den von einer Solaranlage 
erzeugten Strom und momentan verbrauchten Strom messe und mit Hilfe 
einer SPS dann Verbraucher zu und abschalten.

Der zweite Teil stellt kein Problem dar, mit dem ersten tue ich mich 
etwas schwer.
das Hauptproblem ist, dass die Ströme recht groß ausfallen. Solaranlage 
liefert bis zu 40A bei 230V AC. Der Hausverbrauch kann in Spitzen bis zu 
60A sein.

Vorgestellt hatte ich mir das folgendermaßen:
1 Hallsensor misst das Magnetfeld der Leitung vom Wechselrichter, ein 
Zweiter misst das der Hauptleitung vom Energieversorger. Beide Signale 
kommen an jeweils einen analogen Eingang einer SPS die rechnet damit rum 
und steuert dann über externe Relais das zu-/abschalten der Verbraucher.

So jetzt zu den Problemen.
Ich komme auf eine Feldstärke von knapp 2kA/m bei einem Abstand von 
0,5cm (müsste etwa der Isolierung entsprechen). bei Conrad und co gibt 
es nicht gerade viele Sensoren, die in diesem Bereich noch messen 
können.
Herausgesucht habe ich mir jetzt diesen:

NXP KMZ 10 B
http://www.conrad.de/ce/de/product/182839/Magnetfeldsensor-NXP-KMZ-10-BB-5-12-V-SOT-195
Datenblatt:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/182839-da-01-en-Magnetfeldsensor_KMZ_10B_B.pdf
erstes Problem: er ist nicht mehr verfügbar... aber gut den find ich zur 
Not noch irgendwo in den Tiefen des Netzes. Viel wichtiger

zweites Problem: ich finde die Genauigkeit des guten Stückes nicht. ich 
müsste mindestens auf 0,5A genau messen, genauer wäre natürlich besser.

drittes Problem: Ist folgender Satz:

In applications with Hx < 3 kA/m the sensor has to be reset before first 
operation by application of an auxiliary field
Hx = 3 kA/m.

Wenn ich das richtig verstehe, ist Hx ein Feld senkrecht zu meinem zu 
messenden. Wo bitte soll ich denn ein genau 3kA/m starkes Feld 
herbekommen um diesen Reset durchzuführen. Ich habe zwar Magneten die 
mit Sicherheit auch noch stärker sind, ich wüsste aber nicht wie ich 
deren Feldstärke exakt nachmessen kann.

Und zu guter Letzt die SPS selber:
Diese misst in einem 10V breiten Bereich zwischen -12V und 12V mit 3% 
Genauigkeit vom Vollausschlag. Bei einer Empfindlichkeit von 
4mV/V/(kA/m) komme ich aber bei 5V supply und 2kA/m nur auf 
4mV*5*2=40mV, da lacht mich die SPS ja aus. kann mir hier (falls ich 
nicht völligen Müll gerechnet habe) einer eine geeignet 
Verstärkerschaltung empfehlen?

So, dass war’s eig soweit. Die wichtigsten Fragen wären eig.:

Ist der Sensor für mein Problem geeignet oder könnt ihr mir einen 
passenderen empfehlen und was muss ich tuen um Messwerte zu erhalten, 
die zum einen die erforderliche Genauigkeit haben, als auch von meiner 
SPS ausreichend gut interpretiert zu werden?

Außerdem würde mich noch interesieren, was passiert wenn so ein Sensor 
mal in ein zu starkes feld kommt. Steigt dann die Ausgangsspannung 
einfach nicht weiter, oder macht ihm das den Gar aus?

Ich danke euch für eure Hilfe.

LG, banick

von Alex S. (riese)


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Moin!
Was hast du denn für einen Stromzähler?
evtl. kann man direkt an der INFO-Schnittstelle des Zählers die 
benötigten Werte auslesen.


Gruß
Alex

von Sebastian N. (banick)


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@Alex

Soweit waren die 2010 bei der envia leider noch nicht. Der erfasst zwar 
ganz genau alle Werte die ich brauche, benutzt die aber nur um ein paar 
rote und grüne LEDs leuchten zu lassen. Schnittstellen (an die ich ohne 
Plomben zu lösen) herankomme gibt es garkeine. Ob unter der (wie gesagt 
verplombten) Abdeckung noch eine ist kann ich dir nicht sagen.

Trotzdem danke für den Tipp.

von isolar (Gast)


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LEM Stromwandler

von Elo (Gast)


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Der WR hat doch sicherlich eine Momentanauswertung, die er an einer 
Schnittstelle an dem Teil, oder per DatenLogger zur Verfügung stellt?
Das ganze Gebastel kannste dir sparen, wen die Anlage richtig aufgebaut 
und verschaltet und gewartet ist, keine Abschattungen und Dreck auf den 
Panelen, dann ist ja wohl am Sonnenstand schon klar, wie sich der Ertrag 
momentan bewegen müßte! Oder brauchst du das auf dein 100stell genau für 
deine SPS?
Miß einfach die Sonneneinstrahlung oder den Stand, und verknüpfe das mit 
der WE-Auswertung, dann müßte dabei eine gleichmäßige Logik 
herauskommen, wonach du ein Lastprofil erstellen kannst, und unabhängig 
von solchen kleinen selbstgebauten Teilen die SPS arbeiten kann.

von CU (Gast)


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Dumme Idee:

Kann man nicht einfach die Spannung messen die zwischen (schon 
vorhandenen) Klemmen abfällt ? Selbst an dickem Kupfer fällt bestimmt 
was messbares ab.

von Sebastian N. (banick)


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naja die wechselrichter loggen schon mit, aber geben das nicht als 
signal aus sondern schreiben das auf einen angestecktwen usb-stick. ich 
kann zwar eine kleine steuerspannung abgreifen, aber die liegt an sobald 
die wr loslegen. sprich ich kann damit nur sagen: "hey es ist draußen 
hell".
und eine photodiode so anbringen, das ich auf einhalbes A genau gerade 
anliegende Stromstärke ausrechnen kann ist nahezu unmöglich (im winter 
zeitweiße etwas schatten durch einen baum auf den modulen). und ich hab 
eig wenig lust jetzt noch ein kabel aufs dach zu ziehen nur um da ein 
helligkeitssensor hinzupacken. den da wetterfest anzubringen stelle ich 
mir erlichgesagt umständlicher und anfälliger vor als 2 Hallsensoren auf 
zwei Kabel zu kleben. Davon abgesehen kann ich so auch überwachen ob die 
Anlage ordentlich läuft.
geht bitte einfach davon aus, dass ich mir schon Gedanken gemacht habe, 
warum ich den Strom messen möchte und nicht über z.B. die Helligkeit die 
ganze Geschichte machen möchte.
Davon abgesehen brauch ich dann immernoch den im Haus verbrauchten 
Strom.

Es kann doch nicht so schwer sein 2 hallsensoren (können auch andere 
sein) ein Signal zu entlocken, das die SPS versteht/interpretieren kann. 
Hat hier wirklich noch keiner mit den kleinen Kerlchen ein paar 
Erfahrungen gesammelt die mir weiterhelfen?

Bin für jeden Tipp dankbar.

Lg banick

von Sebastian N. (banick)


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CU schrieb:
> Dumme Idee:
>
> Kann man nicht einfach die Spannung messen die zwischen (schon
> vorhandenen) Klemmen abfällt ? Selbst an dickem Kupfer fällt bestimmt
> was messbares ab.

Naja zum einen sollte der Widerstand dort sehr klein sein (vlt. zu 
klein) aber noch wichtiger: Ich möchte die Hallsensoren benutzen, um 
eine galvanische Trennung zu behalten. hab keine Lust was falsch zu 
verdrahten und dann 40A durch meine SPS zu jagen. Dafür is das gute 
Stück zu teuer ;)

von fonsana (Gast)


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Sebastian N. schrieb:
> Es kann doch nicht so schwer sein 2 hallsensoren (können auch andere
> sein) ein Signal zu entlocken, das die SPS versteht/interpretieren kann.

Dann mach doch.

fonsana

von Michael R. (michael_r29)


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Hi,

Denke das ist machbar. Entweder

- Stromzähler (und ggf.Messwandler) verbauen
Die gibt es ganz blöd (s0 Ausgang - Impuls/wh) bis Full-featured mit 
modbus und diversen anderen Auslesemöglichkeiten. Unter anderem als 
Solarversionen (umgekehrter Stromfluss)

oder wie oben bereits erwähnt - LEM Wandler - z.B APR Serie (1% 
Genauigkeit) - da kann man einfach das Kabel durch stecken und bekommt 
0-10V raus.

Selbstbau mit reinen Hallsensoren wird schwer - es sei denn du kannst 
definierte Ströme in die Anlage einspeisen um das ganze zu kalibrieren. 
Wenn das Feld zu groß wird könnte man an der Messstelle einfach
den Leiter Zweiteilen und den Messwert *2 nehmen.

Grüße
Micha

von Werner (Gast)


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Sebastian N. schrieb:
> Wo bitte soll ich denn ein genau 3kA/m starkes Feld
> herbekommen um diesen Reset durchzuführen. Ich habe zwar Magneten die
> mit Sicherheit auch noch stärker sind, ich wüsste aber nicht wie ich
> deren Feldstärke exakt nachmessen kann.

Das Feld soll nur einen Reset ausführen. Der Wert ist eher unkritisch 
und Phillips empfiehlt zur Erzeugung eines Reset-Impulses eine Spule, 
die über einen 0.7A 10µs Puls (1kHz Widerholrate) das Feld erzeugt.

von Sebastian N. (banick)


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hallo

danke erstmal für hilfreichen und (meist) ausführlichen Ratschläge

Michael Reck schrieb:

> oder wie oben bereits erwähnt - LEM Wandler - z.B APR Serie (1%
> Genauigkeit) - da kann man einfach das Kabel durch stecken und bekommt
> 0-10V raus.

Naja ansich sind die LEM AP/APR Wandler optimal, aber die Kosten ja 100€ 
aufwärts. mehr als 30-40€ hatte ich eigentlich nicht vor für die 
sensoren auszugeben.

die reinen Stromwandler liegen damit zwar in der Preiskategorie, aber 
dort tue ich mich etwas schwer den Ausgabestrom im Bereich 0-5A (scheint 
ja ein üblicher Bereich zu sein) in 0-10V umzusetzen ohne das ich im 
extremfall 50W verbrahte (was bei berechtigten max 1W auch recht schwer 
wird). vlt (hoffentlich) stehe ich ja etwas aufm schlauch, aber mir ist 
bis jetzt nur eine Lösung mit einem kleinen Transformator eingefallen. 
Sprich strom durch kleinen Widerstand (0,1ohm) paralell einen 
Transformator (20:1) und an dessen Sekundärseite meine SPS die dann ihre 
0-10V messen kann. Dann muss ich ja aber wieder erstmal irgendwo so 
einen Transformator her bekommen, der natürlich auch kein Vermögen 
kosten sollte ;)

Achso und wegen der Kalibrierung:

reicht es nicht wenn ich weis, wieviel Strom gerade anliegt (Anzeigen 
tun mir das die WR ja) und dann quasi das Offset anpasse, oder muss ich 
auch die Steigung der Messkurve kalibrieren?

LG banick

von cost (Gast)


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Sebastian N. schrieb:
> aber die Kosten ja 100€
> aufwärts

Bitte?

von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Sebastian N. schrieb:
> mehr als 30-40€ hatte ich eigentlich nicht vor für die
> sensoren auszugeben.

Dann nimm alte Stromzähler und mach ne Reflexlichtschranke auf die Alu 
Scheibe. Spart auch die leidige Analogarie an der SPS.

Das geht mit modernen Zählern zwar zig mal einfacher da alles fertig 
aber wenn die viel Zeit und wenig Geld reinstecken willst ist das wohl 
ne günstige Version.

von Sebastian N. (banick)


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cost schrieb:
> Sebastian N. schrieb:
>> aber die Kosten ja 100€
>> aufwärts
>
> Bitte?

zum Beispiel der AP 100 B10 von LEM kostet bei mercateo 140€ (link kann 
ich leider wegen spamwarnung nicht posten).

wenn es die billiger gibt immer her damit, wie gesagt, erfüllen die 
aufgabe eig perfekt.

von cost (Gast)


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https://www.distrelec.de/ishopWebFront/search/luceneSearch.do;jsessionid=9761112FFC0D4886988EFA8398C2DA8F.daechj010u?dispatch=find&keywordPhrase=lem

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von Ingo (Gast)


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Immer diese SPSler, warum für ein solches Miniprojekt ne SPS?
Der Winter kommt doch, dann kann man doch wunderbar im Bastelkeller 
basteln!

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